Termometro RGB con PICO: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Questo è stato il risultato finale del nostro sforzo di oggi. È un termometro che ti farà sapere quanto fa caldo nella tua stanza, utilizzando una striscia LED RGB posta in un contenitore acrilico, che è collegata a un sensore di temperatura per leggere la temperatura. E useremo PICO per dare vita a questo progetto.

Passaggio 1: componenti

• PICO, disponibile su mellbell.cc (17$)
• Striscia LED RGB da 1 metro
• 3 transistor TIP122 Darlington, un pacchetto di 10 su ebay ($ 3,31)
• 1 driver PWM a 12 bit a 16 canali PCA9685, disponibile su ebay ($ 2,12)
• fonte di alimentazione 12v
• 3 resistori da 1k ohm, un pacchetto di 100 su ebay ($ 0,99)
• Una breadboard, disponibile su ebay ($ 2,30)
• Cavi jumper maschio - femmina, un fascio di 40 su ebay ($ 0,95)

Passaggio 2: alimentazione della striscia RGB con transistor e una fonte di alimentazione

Le strisce LED sono circuiti stampati flessibili popolati con LED. Sono usati in molti modi, poiché puoi usarli in casa, in auto o in bicicletta. Puoi persino creare fantastici indossabili RGB usandoli.

Quindi come lavorano? In realtà è piuttosto semplice. Tutti i LED nella striscia LED sono collegati in parallelo e si comportano come un enorme LED RGB. E per eseguirlo, devi semplicemente collegare la striscia a una fonte di alimentazione ad alta corrente da 12 V.

Per controllare la striscia LED con un microcontrollore, è necessario separare la fonte di alimentazione dalla fonte di controllo. Perché la striscia LED ha bisogno di 12 V e il nostro microcontrollore non può offrire così tanta tensione di uscita, ed è per questo che colleghiamo una fonte di alimentazione esterna ad alta corrente da 12 V, mentre inviamo i segnali di controllo dal nostro PICO.

Inoltre, l'assorbimento di corrente di ogni cella RGB è elevato, poiché ogni singolo LED al suo interno - i LED rosso, verde e blu - ha bisogno di 20 mA per funzionare, il che significa che abbiamo bisogno di 60 mA per accendere una singola cella RGB. E questo è molto problematico, perché i nostri pin GPIO possono fornire solo il massimo di 40 mA per pin e il collegamento diretto della striscia RGB a PICO lo brucerà, quindi per favore non farlo.

Ma c'è una soluzione, e si chiama Darlington Transistor che è una coppia di transistor che ha un guadagno di corrente molto alto, che ci aiuterà ad aumentare la nostra corrente per soddisfare le nostre esigenze.

Impariamo prima di tutto sul guadagno attuale. Il guadagno di corrente è una proprietà dei transistor, il che significa che la corrente che passa attraverso il transistor verrà moltiplicata per essa e la sua equazione si presenta così:

corrente di carico = corrente di ingresso * guadagno del transistor.

Questo è ancora più forte in un transistor Darlington, perché è una coppia di transistor non uno solo, e i loro effetti si moltiplicano l'uno con l'altro, dandoci enormi guadagni di corrente.

Ora collegheremo la striscia LED alla nostra fonte di alimentazione esterna, il transistor e, naturalmente, il nostro PICO.

• Base (transistor) → D3 (PICO)
• Collettore (transistor) → B (striscia LED)
• Emettitore (transistor) → GND
• +12 (striscia LED) → +12 (fonte di alimentazione)

Non dimenticare di collegare il GND di PICO alla terra delle fonti di alimentazione

Passaggio 3: controllo dei colori della striscia LED RGB

Sappiamo che il nostro PICO ha un singolo pin PWM (D3), il che significa che non può controllare nativamente i nostri 16 LED. Questo è il motivo per cui stiamo introducendo il modulo PWM I2C a 16 canali e 12 bit PCA9685, che ci consente di espandere i pin PWM di PICO.

Prima di tutto, cos'è I2C?

I2C è un protocollo di comunicazione che prevede solo 2 fili per comunicare con uno o più dispositivi indirizzando l'indirizzo del dispositivo e quali dati inviare.

Esistono due tipi di dispositivi: il primo è il dispositivo master, che è quello responsabile dell'invio dei dati, e l'altro è il dispositivo slave, che riceve i dati. Ecco i pin out del modulo PCA9685:

• VCC → Questa è la potenza per la scheda stessa. 3-5V massimo.
• GND → Questo è il pin negativo e deve essere collegato a GND per completare il circuito.
• V+ → Questo è un pin di alimentazione opzionale che fornirà alimentazione ai servi se ne hai uno collegato al tuo modulo. Puoi lasciarlo scollegato se non stai usando alcun servo.
• SCL → Pin di clock seriale, e lo colleghiamo all'SCL di PICO.
• SDA → Pin Serial Data, e lo colleghiamo allo SDA di PICO.
• OE → pin uscita abilitata, questo pin è attivo BASSO, quando il pin è LOW tutte le uscite sono abilitate, quando è ALTO tutte le uscite sono disabilitate. E questo pin opzionale viene utilizzato per abilitare o disabilitare rapidamente i pin del modulo.

Ci sono 16 porte, ogni porta ha V+, GND, PWM. Ogni pin PWM funziona in modo completamente indipendente e sono impostati per i servi ma puoi usarli facilmente per i LED. Ogni PWM può gestire 25 mA di corrente, quindi fai attenzione.

Ora che sappiamo quali sono i pin del nostro modulo e cosa fa, usiamolo per aumentare il numero di pin PWM di PICO, in modo da poter controllare la nostra striscia LED RGB.

Useremo questo modulo insieme ai transistor TIP122, ed è così che dovresti collegarli al tuo PICO:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO).
• GND (PCA9685) → GND.
• SDA (PCA9685) → D2 (PICO).
• SCL (PCA9685) → D3 (PICO).
• PWM 0 (PCA9685) → BASE (primo TIP122).
• PWM 1 (PCA9685) → BASE (secondo TIP122).
• PWM 2 (PCA9685) → BASE (terzo TIP122).

Non dimenticare di collegare il GND di PICO con il GND dell'alimentatore. E assicurati di NON collegare il pin VCC PCA9685 con i +12 volt dell'alimentatore o si danneggerà

Passaggio 4: controllare il colore della striscia LED RGB in base alla lettura del sensore

Questo è l'ultimo passo in questo progetto, e con esso il nostro progetto si trasformerà da "stupido" ad essere intelligente e con la capacità di comportarsi in base al suo ambiente. Per fare ciò collegheremo il nostro PICO con il sensore di temperatura LM35DZ.

Questo sensore ha una tensione di uscita analogica che dipende dalla temperatura circostante. Inizia a 0v corrispondente a 0 gradi Celsius e la tensione aumenta di 10 mV per ogni grado sopra 0c. Questo componente è molto semplice e ha solo 3 gambe e sono collegate come segue:

• VCC (LM35DZ) → VCC (PICO)
• GND (LM35DZ) → GND (PICO)
• Uscita (LM35DZ) → A0 (PICO)

Passaggio 5: il codice finale

Ora che abbiamo tutto collegato al nostro PICO, iniziamo a programmarlo in modo che i LED cambino colore a seconda della temperatura.

Per questo, abbiamo bisogno di quanto segue:

Un const. variabile denominata "tempSensor" con il valore A0 che riceve la sua lettura dal sensore di temperatura

Una variabile intera denominata "sensorReading" con valore iniziale 0. Questa è la variabile che salverà la lettura grezza del sensore

Una variabile float denominata "volt" con il valore iniziale 0. Questa è la variabile che salverà il valore di lettura grezzo del sensore convertito in volt

Una variabile float denominata "temp" con valore iniziale 0. Questa è la variabile che salverà le letture di volt del sensore convertite e le convertirà in temperatura

Una variabile intera denominata "mapped" con valore iniziale 0. Ciò salverà il valore PWM in cui mappiamo la variabile temp e questa variabile controlla il colore della striscia LED

Usando questo codice, PICO leggerà i dati del sensore di temperatura, li convertirà in volt, poi in Celsius e infine mapperà il grado Celsius in un valore PWM che può essere letto dalla nostra striscia LED, ed è esattamente ciò di cui abbiamo bisogno.

Passaggio 6: hai finito

Abbiamo anche realizzato un contenitore in acrilico per la striscia LED per farla stare in piedi in modo carino. Puoi trovare i file CAD qui se vuoi scaricarli.

Ora hai un termometro a LED dall'aspetto fantastico che ti dice automaticamente la temperatura quando lo guardi, il che è abbastanza comodo per non dire altro:P

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